Neurotechnologie se brzy stane vhodnou pro každodenní použití, domnívají se vědci a technici zaměření na využití umělé inteligence.
Miliardář Elon Musk oslnil začátkem loňského roku své příznivce, když představil prvního lidského pacienta, kterému jeho společnost Neuralink implantovala do mozku čip „Telepatie“ (viz TT 2024/12). Noland Arbaugh se stal prvním člověkem, kterému bylo implantováno rozhraní mozku a počítače (BCI), jež pomáhá pacientům s těžkou paralýzou ovládat externí technologie, jako je laptop nebo smartphone, pouze pomocí nervových signálů.
Rozhraní mozek-počítač (BCI – brain-computer interface), někdy nazývané rozhraní mozek-stroj (BMI – brain-machine interface), je přímým komunikačním spojením mezi elektrickou aktivitou mozku a externím zařízením, nejčastěji počítačem nebo robotickou končetinou.
Zařízení se skládá ze dvou měkkých, flexibilních fólií s malými elektrodami, které jsou umístěny na povrchu motorické kůry mozku, oblasti zodpovědné za pohyb. Během rehabilitace dodávají elektrody přesně načasované elektrické impulsy, které stimulují mozkovou aktivitu, když se pacient pokusí o pohyb. Tato stimulace je navržena tak, aby posílila přežívající nervové dráhy a pomohla mozku vytvořit nová spojení pro obnovení ztracených funkcí. © University of Washington
Výzkum BCI nastartoval v 70. letech 20. století Jacques Vidal na Kalifornské univerzitě v Los Angeles (UCLA) v rámci grantu od Národní vědecké nadace, po kterém následovala smlouva s Agenturou pro pokročilé výzkumné projekty v oblasti obrany (DARPA). Vidalův článek z roku 1973 zavedl do vědecké literatury výraz rozhraní mozek-počítač.
Čím hlouběji jsou v mozku umístěny detekční čipy, tím více se přiblíží mozkové aktivitě, kterou chtějí zaznamenat. Jiné postupy nevyžadují vkládat implantáty přímo do mozku, ale do jeho blízkosti. Obě metody se rozvíjejí v několika desítkách firem po celém světě a ukazuje se, že mají své přednosti i nedostatky.
Jak uvádí agentura Bloomberg, společnost Synchron získala nyní 200 mil. USD na pokračování ve vývoji mozkových implantátů, které lze zavést krevním řečištěm. Cílem tohoto kroku je snížit náklady i rizika spojená s tradičními implantačními operacemi. Po novém kole financování se ocenění společnosti přiblížilo téměř 1 mld. USD. Díky tomu se Synchron podle hodnoty řadí na druhé místo mezi hráči v oblasti mozkových implantátů, za Muskovu společnost Neuralink, kterou investoři oceňují na více než 9 mld. USD. Většina stávajících mozkových implantátů vyžaduje kraniotomii [chirurgický zákrok, při kterém se z lebky dočasně odstraní část kosti (kostní lalok), aby se získal přístup k mozku. Po dokončení operace se kostní lalok vrátí na své místo a upevní — pozn. red.]. Naproti tomu Stentrode, vlajková loď společnosti Synchron, se umisťuje do cévy na povrchu mozku. Lze jej zavést skrz cévy bez otevřené operace, což by mohlo rozšířit přístup k zákroku v běžných nemocnicích.
Součástí strategie společnosti Synchron je umělá inteligence. Společnost v New Yorku vytváří tým, který trénuje modely k učení se z dat z mozku. Cílem společnosti Synchron je dekódovat myšlenky v reálném čase. Nové inženýrské centrum společnosti v San Diegu pracuje na vývoji dalšího mozkového rozhraní.
Je třeba poznamenat, že v současné době vyvíjí mozkové implantáty několik společností. Cílem je především pomoc lidem s postižením — ochrnutím, poruchami zraku nebo sluchu nebo omezeným pohybem končetin — aby mohli ovládat počítače a další zařízení silou myšlenky.
Implantátem neuralink je v současné době vybaveno už více než 10 pacientů. Ti původně nemohli hýbat rukama ani nohama, a někteří byli dokonce zcela paralyzováni, stejně jako třeba proslulý Stephen Hawking. Nyní mohou komunikovat běžnou rychlostí a pokrok se bude nadále zrychlovat.
„Implantát Neuralink přijímá signály z motorické kůry mozku a také signály ze senzorické kůry. Člověku, který přišel o nohy, poskytneme nohy robota Optimus. A ten dokáže běhat rychleji než člověk,“ říká Musk.
Pomoc po mrtvici
Další pokrok ve využívání signálů z mozku je hlášen ze Seattlu. Systém BCI s uzavřenou smyčkou, vyvinutý kompletně v Německu, byl implantován 52letému muži, jemuž mozkové příhody výrazně omezily pohyblivost. Tento postup je v současné době hodnocen v klinické studii u pacientů s cévní mozkovou příhodou v Harborview Medical Center v Seattlu, které je součástí lékařské fakulty University Washington.
Společnost CorTec, průkopník v oblasti aktivních implantabilních lékařských technologií, potvrdila první implantaci svého patentovaného systému BCI Brain Interchange do lidského těla, což představuje zásadní pokrok v převodu laboratorního výzkumu do klinických aplikací v reálném světě. Zákrok proběhl koncem července v Harborview Medical Center (Seattle). Umožňuje elektrickou stimulací zlepšit motorickou regeneraci horních končetin u pacientů po cévní mozkové příhodě.
Zařízení se skládá ze dvou měkkých, flexibilních fólií s malými elektrodami, které jsou umístěny na povrchu motorické kůry mozku, oblasti zodpovědné za pohyb, uvádí UW Medicine. Během rehabilitace dodávají elektrody přesně načasované elektrické impulsy, které stimulují mozkovou aktivitu, když se pacient pokusí o pohyb.
Tato stimulace je navržena tak, aby posílila přežívající nervové dráhy a pomohla mozku vytvořit nová spojení pro obnovení ztracených funkcí.
„S nadšením oznamujeme, že implantační procedura byla úspěšná, a co je nejdůležitější, pacient je v dobrém stavu a po operaci se dobře zotavuje. Jsme nesmírně vděční za tento první výsledek u našeho prvního účastníka studie. Terapeutická strategie i technologie, kterou používáme, jsou zcela nové. I když postupujeme s opatrným optimismem, potenciální přínosy pro pacienty jsou slibné,“ komentoval zákrok Jeffrey G. Ojemann, místopředseda a profesor neurologické chirurgie na Lékařské fakultě Washingtonské univerzity.
Tento nový přístup nabízí vysoce přesnou a personalizovanou léčbu neurologických onemocnění. Implantátový systém nepřetržitě zaznamenává mozkovou aktivitu, okamžitě interpretuje signály a v reálném čase poskytuje cílenou elektrickou stimulaci, aby se zvýšila neuroplasticita, schopnost mozku reorganizovat neuronové sítě. Studie zkoumá, zda to může pomoci mozku znovu se naučit ztracené funkce, a tím urychlit a zlepšit rehabilitaci pacientů.
Jen v USA a Evropě je ročně postiženo 1,7 mil. lidí mrtvicí, která často zahrnuje ztrátu funkce horních končetin. I když samotná fyzioterapie může mnoha pacientům pomoci funkci znovu získat, někdy nestačí. Pacienti s BCI mohou během rehabilitace těžit ze stimulace vyvolávající neuroplasticitu. Znovuzískání kontroly nad horními končetinami by pacientům umožnilo být nezávislejší a zlepšit kvalitu jejich života.
„Tento průlom otevírá dveře k terapiím, které byly kdysi nepředstavitelné,“ dodal Dr. Martin Schuettler, technický ředitel společnosti CorTec. „Náš systém BCI se poprvé bezdrátově připojuje k externímu hardwaru — žádné kabely, žádné fyzické propojení. Tento přístup je součástí transformace neurologických terapií po celém světě a je postaven na technologické platformě, kterou lze přizpůsobit různým neurologickým onemocněním a poskytovat léčbu v reálném čase, specifickou pro daného pacienta.“
Žádná sci-fi
Neurotechnologie dnes zahrnuje mnohem více než jen lékařská témata. To je důsledek toho, že technologické společnosti v tomto odvětví silně investují.
„Neurotechnologie se nyní stává vhodnou pro každodenní použití,“ uvedl prof. Aldo Faisal v rozhovoru pro deník Handelsblatt. Je profesorem umělé inteligence a neurovědy na Imperial College London a vede katedru digitálního zdraví na Univerzitě v Bayreuthu.
Očekává, že během několika let budou snímače mozkové aktivity integrované do běžných produktů — například sluchátek, brýlí či fitness zařízení. Tato technologie však musí být navržena tak, aby chránila uživatele, nikoli aby ho sledovala nebo využívala. Uplatní se při stanovení diagnózy neurologických onemocnění, při sledování pozornosti či motorických funkcí, včasném varování před záchvaty nebo výkyvech zdravotního stavu. Možnost interakce s počítačem či jiným strojem myšlenkami by přinesla velkou výhodu například lidem s postižením.